PHP反射

allen

5年前

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反射是编程语言的高级特性，能在运行时让代码有感知代码的能力。PHP自5起支持反射机制，其是各种OOP框架底层实现的重要支撑。

反射

从一个简单的例子理解反射：人有五官四肢，但鲜有人清楚人体内部的经脉走向、骨骼构造。如果你修仙顺利，在丹田深处练出元婴，那么就通过元婴透析身体内部的构造。理解内部构造后，还可以让元婴指引体内真气在经脉的流向，早日修成正果。

如其名，反射是（从镜子里）照出自身。我们写代码，告诉代码怎么运行，事件发生在编译期。代码运行期间，代码如何知道自己的结构以及能力呢？反射机制相当于代码的元婴，使代码能够感知自身结构，并可（部分）改变运行行为。

与运行时类型信息（Runtime Type Informatiion, RTTI）不同，反射重点在运行时检测、感知、改变自身的结构和行为。反射是元编程（metaprogramming）的重要组成部分。

反射API

反射不是语法分析，不操作表达式、代码语句。反射获取的是代码的结构，即函数、类这些构件的结构。PHP中的反射API均以Reflection开头（接口Reflector除外），重点在函数和类两种结构。而函数可以看成类的成员函数（多一个隐式的this参数）或者静态成员函数(public类型)，所以了解反射API可从类信息的ReflectionClass开始。

ReflectionClass提供了以下获取类基本信息的接口：

getProperties：获取成员变量/属性，返回一个ReflectionProperty数组；ReflectionProperty类中有对属性详细说明的API:是否默认属性(isDefault)，是否私有属性(isPrivate)等。同时ReflectionClass还提供获取特定类别属性的API：getDefaultProperties，getStaticProperties；
getConstants：获取类中定义的常量；
getMethods：获取类中定义的方法，返回一个ReflectionMethod数组；ReflectionMethod将在下文讲解；
getInterfaces：获取类实现的接口；
getParentClass：获取父类的ReflectionClass实例。

在反射中，类、接口、特性不分家，所以ReflectionClass提供类型判定API：isInterface、isTrait。

除了以上基本信息，ReflectionClass（包括ReflectionMethod/ReflectionFunction）还提供了一些不可思议的能力：

getDocComment：获取类的文档注释信息；
getFilename：获取类定义的文件；
getStartLine: 获取类定义的起始行号；
getEndLine: 获取类定义的结束行号；
getModifiers：获取类定义的修饰符，其意义名字可通过Reflection::getModifierNames得到，例如：abstract，final。

如果说前述的类结构信息可以通过现有的API获取(method_exits/property_exits等)，上面列出的功能基本上只能通过反射API获取（PHP文件中定义的类并且知道定义文件，可以利用token_get_all得到相同结果，但是实现非常复杂）。这些行为发生在运行期间。由此可见反射API在分析类结构信息功能上的强大。

除了ReflectionClass，ReflectionMethod和ReflectionFunction是另外反射中另外两个重要的类。函数(function)定义在类外部，方法(method)定义在类内部，两者其实同源，在反射API中有共同的父类：ReflectionFunctionAbstract。ReflectionFunctionAbstract有两者的大部分API，并且基本上是最重要的API。其中最值得关注的是其参数信息的API：getParameters。其获取函数的参数信息，返回一个ReflectionParameter数组。结合getParameters和ReflectionParameter，函数(方法)的结构基本上就清晰了。

API操作

知道人体构造和体内真气分布，你可以引导真气到手指，练成一阳指、六脉神剑、弹指神通、九阴白骨爪等；也可以让真气汇聚，冲破任督二脉，开辟洞天；还可以逆转全身经脉，练成蛤蟆功…内省的好处可见一斑。

反射让代码感知自身结构，有什么好处呢？反射API提供了三种在运行时对代码操作的能力：

设置访问控制权：setAccessible。可获取私有的方法/属性。注意：setAccessible只是让方法/成员变量可以invoke/getValue/setValue，并不代表类定义的访问存取权限改变；
调用函数/方法：invoke/invokeArgs。配合获取函数参数的API，可以安全的传参和调用函数，call_user_func(_array)的增强版；
不依赖构造函数生成实例：newInstanceWithoutConstructor。

以单例来说一下反射API的功能，单例类代码如下：

# foo.php
class Foo {
  private static $id;
  private static $instance;

  private function __construct() {
    ++ self::$id;
    fwrite(STDOUT, "construct, instance id: " . self::$id . "/n");
  }

  public static function getSingleton() {
    if (self::$instance === null) {
      self::$instance = new self();
    }
    return self::$instance;
  }
}

在Foo类中，构造函数是私有，获取实例只能通过getSingleton方法，并且获取到的是单例。但在反射API加持下，能获取多个实例：

$instance1 = Foo::getSingleton();
var_dump($instance1);

$class = new ReflectionClass("Foo");
$constructor = $class->getConstructor();
if ((ReflectionProperty::IS_PUBLIC & $constructor->getModifiers()) === 0) {
    $constructor->setAccessible(true);
}
$instance2 = $class->newInstanceWithoutConstructor();
$constructor->invoke($instance2);
var_dump($instance2);

# 脚本执行结果
construct, instance id: 1
object(Foo)#1 (0) {
}
construct, instance id: 2
object(Foo)#4 (0) {
}

我们成功的生成了两个实例，并调用构造函数完成对象初始化。如果没有反射API，这几乎是不可能完成的工作。

除了这三种操作，反射API几乎已无在运行时动态改变代码的行为。但作为动态语言，PHP内置了将数据转换成代码执行的能力（例如create_function/eval、动态函数名调用）。而PHP的好基友JavaScript则可以随时在运行时改变任意函数的行为：

PHP作为最好的语言，理应能做到在运行时动态增减/改变函数定义。这就需要用到另一个PHP核心开发者“Dmitry Zenovich”打造的大杀器：runkit拓展。这部分内容不属于反射，加之本人了解不深，不再详述。

对比

整理一下反射API和函数式API在功能上的差异:

功能	函数式API	反射API
函数是否存在	function_exists	ReflectionFunction
类是否存在	class_exits	ReflectionClass
方法是否存在	method_exits	ReflectionMethod
变量/属性是否存在	property_exits	ReflectionProperty
获取类变量	get_class_vars	ReflectionClass::getProperties
获取类方法	get_class_methods	ReflectionClass::getMethods
获取类常量	—	ReflectionClass::RegetReflectionConstant(s)
获取函数/方法参数信息	—	ReflectionFunction/Method::getParameters
获取函数/方法返回值	—	ReflectionFunction/Method::getReturnType
类使用的特性	class_uses	ReflectionClass::getTraits
获取父类	class_parents	ReflectionClass::getParentClass
获取类实现的接口	class_implements	ReflectionClass::getInterfaceNames
获取类所在名字空间	`__NAMESPACE__`	ReflectionClass::getNamespaceName
函数调用	call_user_func(_array)	ReflectionMethod(Function)::invoke(Args)
获取类名	`__CLASS__`/::class	ReflectionClass::getName
获取函数名	`__METHOD__`/`__FUNCTION__`	ReflectionFunction/Method::getName
获取类/常量/变量/方法修饰符	—	ReflectionClass/Constant/Property/Method::getModifiers
获取所在文件	`__FILE__`	ReflectionClass/Constant/Function/Method::getFileName
获取所在行（范围）	—	ReflectionClass/Function/Method::getStartLine/getEndLine
获取文档	—	ReflectionClass/Function/Method::getDocComment
	extension_loaded	ReflectionZendExtension
拓展	get_loaded_extensions	ReflectionExtension
	get_extension_funcs

从上表可以看出反射API较函数式API能提供更全面的信息。还需要注意到__FILE__这类魔术常量是编译期的工作，不是运行时的能力。

同时给出RTTI的函数式API和反射API在功能上的差异：

功能	函数式API	反射API
类型判断	is_int/is_bool/is_array等	—
获取对象的类名	get_class	ReflectionObject::getName
获取对象父类	get_parent_class	ReflectionObject::getParentClass
类型/继承检测	instanceof/is_a/is_subclass_of	ReflectionObject::isInstance/isSubclassOf
生成器	—	ReflectionGenerator

总结

本文对PHP中的反射机制做了简要总结，并与在运行时获取代码信息的函数式API做了对比。即使你token_get_all用得再熟练，preg_match等文本操作用得再顺手，反射API仍有其独到一面，值得了解。如本人之前博文“PHP中的重载”所言，有了反射，function_exits/class_exits、call_user_func这些函数应该可以退休。但是考虑到兼容、使用便利、运行效率等因素，许多框架仍然依赖这些API。

感谢阅读，欢迎指正！

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